多参数水质在线检测仪及其检测方法

技术领域

本发明实施例涉及水质检测技术领域，特别是涉及一种多参数水质在线检测仪及其检测方法。

背景技术

为了全面掌控水质污染问题，需要开展科学有效的水质检测工作，并采取针对性的治理措施。然而，目前市场上大多数仪器在同一时间只能检测一个参数，检测效率较低。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供了一种多参数水质在线检测仪及其检测方法，能够实现多参数水质检测，且可以缩短检测时间，检测效率高。

第一方面，本发明实施例提供了一种多参数水质在线检测仪，包括：用于总磷检测的第一消解室、用于CODcr检测的第二消解室、用于氨氮检测的第三消解室、三通阀、第一十通阀、第二十通阀、耐高温耐高压电磁阀、光源、用于接收所述光源出射光线的硅光电二极管、液体检测装置、消解风扇、显示屏和控制器；所述三通阀的第一端与载流液相连，所述三通阀的第二端与液体缓冲装置相连，所述三通阀的公共端与注射泵相连接；所述第一十通阀和所述第二十通阀分别与多个试剂瓶相连，所述第一消解室、所述第二消解室、所述第三消解室分别与所述第二十通阀连接；所述第一消解室、所述第二消解室和所述第三消解室的上下两侧均设置有所述耐高温耐高压电磁阀；所述第一消解室、所述第二消解室和所述第三消解室的左右两侧均设置有所述光源和所述硅光电二极管；所述液体检测装置设置于所述第一十通阀和所述第二十通阀之间的连通管路，所述控制器分别与所述第一消解室、所述第二消解室、所述第三消解室、所述三通阀、所述第一十通阀、所述第二十通阀、所述耐高温耐高压电磁阀、所述光源、所述硅光电二极管、所述液体检测装置、所述消解风扇和所述显示屏电性连接。

在一些实施例中，所述硅光电二极管与所述光源同轴安装在所述第一消解室、所述第二消解室和所述第三消解室的左右两侧。

在一些实施例中，所述液体检测装置采用八个槽宽3mm的光电传感器组成，八个所述光电传感器呈一字排列。

第二方面，本发明实施例提供了一种多参数水质在线检测仪的检测方法，应用于如第一方面所述的多参数水质在线检测仪，所述检测方法包括：

使用注射泵将水样和总磷反应试剂推至第一消解室中进行加热消解；

在第一消解室消解的同时，使用注射泵将水样和CODcr反应试剂推至第二消解室中，进行加热消解；

在第二消解室消解的同时，使用注射泵将水样和氨氮反应试剂推至第三消解室中，进行加热消解；

在第一消解室消解完成后，开启消解风扇，将第一消解室冷却至室温，并向第一消解室加入总磷显色试剂后，静置等待；

在第二消解室和第三消解室消解完成后，开启消解风扇，将第二消解室和第三消解室冷却至室温，并开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到CODcr和氨氮两个参数的浓度值；

在第一消解室静置显色完成后，开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到总磷参数的浓度值，并将第一消解室排空和清洗；

将得到的总磷、CODcr和氨氮三个参数的浓度值输出至显示屏。

在一些实施例中，在所述使用注射泵将水样和总磷反应试剂推至第一消解室中进行加热消解之前，还包括：

对连通管路进行清洗。

在一些实施例中，所述检测方法还包括：

判断第二消解室和第三消解室哪个先检测完成；

如果第二消解室先检测完成，则先进行第二消解室的溶液排空和消解室清洗；

如果第三消解室先检测完成，则先进行第三消解室的溶液排空和消解室清洗；

最终，将第二消解室和第三消解室都排空并清洗。

在一些实施例中，所述检测方法还包括：

当注射泵抽取第一十通阀对应的液体时，将溶液抽入储液环中，通过转动第一十通阀和第二十通阀，使储液环与消解室连通，并将液体注入消解室中，控制器检测液体检测装置的数值大小；

当注射泵抽取第二十通阀对应的液体时，将溶液抽入储液环中，并在抽取溶液时，通过控制器检测体检测装置的数值大小。

在一些实施例中，所述在第二消解室和第三消解室消解完成后，开启消解风扇，将第二消解室和第三消解室冷却至室温，并开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到CODcr和氨氮两个参数的浓度值，包括：

在第三消解室完成消解后，控制器将开启光源和硅光电二极管，光源发出的光束聚焦并通过出射口直接透过消解管，硅光电二极管采集透过消解管的光强信号，光强信号通过AD转换电路，转化为数字信号，并代入氨氮标准曲线中，得出水样中氨氮的浓度值；

在第三消解室完成检测后，将第三消解室中的液体排到废水中，同时，通过抽取载流液对管路和第三消解室进行清洗，完成清洗后，将载流液排空；

在第二消解室完成消解后，控制器开启消解风扇，将第二消解室的温度降至室温，同时，控制器将开启光源和硅光电二极管，并检测光源透过消解管的光强信号，光强信号通过AD转换电路，转化为数字信号，并代入CODcr标准曲线中，得出水样中CODcr的浓度值。

在一些实施例中，所述在第一消解室静置显色完成后，开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到总磷参数的浓度值，包括：

在第一消解室完成显色后，控制器开启光源和硅光电二极管检测其吸光度，吸光度信号通过AD转换电路，转化为数字信号，并代入总磷标准曲线中，得到水样中总磷的浓度值。

根据本发明实施例提供的多参数水质在线检测仪及其检测方法，其中一个实施例的多参数水质在线检测仪，包括用于总磷检测的第一消解室、用于CODcr检测的第二消解室、用于氨氮检测的第三消解室、三通阀、第一十通阀、第二十通阀、耐高温耐高压电磁阀、光源、用于接收光源出射光线的硅光电二极管、液体检测装置、消解风扇、显示屏和控制器；三通阀的第一端与载流液相连，三通阀的第二端与液体缓冲装置相连，三通阀的公共端与注射泵相连接；第一十通阀和第二十通阀分别与多个试剂瓶相连，第一消解室、第二消解室、第三消解室分别与第二十通阀连接；第一消解室、第二消解室和第三消解室的上下两侧均设置有耐高温耐高压电磁阀；第一消解室、第二消解室和第三消解室的左右两侧均设置有光源和硅光电二极管；液体检测装置设置于第一十通阀和第二十通阀之间的连通管路，控制器分别与第一消解室、第二消解室、第三消解室、三通阀、第一十通阀、第二十通阀、耐高温耐高压电磁阀、光源、硅光电二极管、液体检测装置、消解风扇和显示屏电性连接。其中一个实施例的多参数水质在线检测仪的检测方法，应用于如上述的多参数水质在线检测仪，检测方法包括：使用注射泵将水样和总磷反应试剂推至第一消解室中进行加热消解；在第一消解室消解的同时，使用注射泵将水样和CODcr反应试剂推至第二消解室中，进行加热消解；在第二消解室消解的同时，使用注射泵将水样和氨氮反应试剂推至第三消解室中，进行加热消解；在第一消解室消解完成后，开启消解风扇，将第一消解室冷却至室温，并向第一消解室加入总磷显色试剂后，静置等待；在第二消解室和第三消解室消解完成后，开启消解风扇，将第二消解室和第三消解室冷却至室温，并开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到CODcr和氨氮两个参数的浓度值；在第一消解室静置显色完成后，开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到总磷参数的浓度值，并将第一消解室排空和清洗；将得到的总磷、CODcr和氨氮三个参数的浓度值输出至显示屏。基于此，本发明实施例提供的是基于分光光度法实现的多参数水质在线检测方法，能够实现对总磷、CODcr和氨氮三个参数的同步检测。在保证检测准确性和仪器稳定性的同时，该多参数检测仪可以在45分钟内完成对三个参数的检测，相比单参数检测，时间缩短了近1小时，这一改进显著提高了检测的实时性和快速性。本发明通过将光源和硅光电二极管直接安装消解室外部两侧，使检测仪结构得到简化，同时减少了安装误差和光纤连接不良等问题。这种结构还避免了在光传输过程中光纤对光信号的衰减。本发明的液体检测装置能够在检测过程中及时检测是否存在液体缺液情况，提高多参数水质检测的准确性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是本发明一个实施例提供的多参数水质在线检测仪的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的液位检测装置示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种多参数水质在线检测仪的检测方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应了解，在本发明实施例的描述中，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

目前，市场上大多数仪器在同一时间只能检测一个参数，检测效率较低。

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种多参数水质在线检测仪及其检测方法，其中一个实施例的多参数水质在线检测仪，包括用于总磷检测的第一消解室、用于CODcr检测的第二消解室、用于氨氮检测的第三消解室、三通阀、第一十通阀、第二十通阀、耐高温耐高压电磁阀、光源、用于接收光源出射光线的硅光电二极管、液体检测装置、消解风扇、显示屏和控制器；三通阀的第一端与载流液相连，三通阀的第二端与液体缓冲装置相连，三通阀的公共端与注射泵相连接；第一十通阀和第二十通阀分别与多个试剂瓶相连，第一消解室、第二消解室、第三消解室分别与第二十通阀连接；第一消解室、第二消解室和第三消解室的上下两侧均设置有耐高温耐高压电磁阀；第一消解室、第二消解室和第三消解室的左右两侧均设置有光源和硅光电二极管；液体检测装置设置于第一十通阀和第二十通阀之间的连通管路，控制器分别与第一消解室、第二消解室、第三消解室、三通阀、第一十通阀、第二十通阀、耐高温耐高压电磁阀、光源、硅光电二极管、液体检测装置、消解风扇和显示屏电性连接。其中一个实施例的多参数水质在线检测仪的检测方法，应用于如上述的多参数水质在线检测仪，检测方法包括：使用注射泵将水样和总磷反应试剂推至第一消解室中进行加热消解；在第一消解室消解的同时，使用注射泵将水样和CODcr反应试剂推至第二消解室中，进行加热消解；在第二消解室消解的同时，使用注射泵将水样和氨氮反应试剂推至第三消解室中，进行加热消解；在第一消解室消解完成后，开启消解风扇，将第一消解室冷却至室温，并向第一消解室加入总磷显色试剂后，静置等待；在第二消解室和第三消解室消解完成后，开启消解风扇，将第二消解室和第三消解室冷却至室温，并开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到CODcr和氨氮两个参数的浓度值；在第一消解室静置显色完成后，开启光源和硅光电二极管进行溶液吸光度的检测，得到总磷参数的浓度值，并将第一消解室排空和清洗；将得到的总磷、CODcr和氨氮三个参数的浓度值输出至显示屏。基于此，本发明实施例提供的是基于分光光度法实现的多参数水质在线检测方法，能够实现对总磷、CODcr和氨氮三个参数的同步检测。在保证检测准确性和仪器稳定性的同时，该多参数检测仪可以在45分钟内完成对三个参数的检测，相比单参数检测，时间缩短了近1小时，这一改进显著提高了检测的实时性和快速性。本发明通过将光源和硅光电二极管直接安装消解室外部两侧，使检测仪结构得到简化，同时减少了安装误差和光纤连接不良等问题。这种结构还避免了在光传输过程中光纤对光信号的衰减。本发明的液体检测装置能够在检测过程中及时检测是否存在液体缺液情况，提高多参数水质检测的准确性。

如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的一种多参数水质在线检测仪的结构示意图。多参数水质在线检测仪包括用于总磷检测的第一消解室110，用于CODcr检测的第二消解室111，用于氨氮检测的第三消解室112；三通阀101一端与载流液相连，一端与液体缓冲装置103相连，公共端与注射泵102相连。第一十通阀104和第二十通阀106分别与多个试剂瓶相连，第一消解室110、第二消解室111、第三消解室112分别直接或间接地与第一十通阀104和第二十通阀106相连接，耐高温耐高压电磁阀108分别位于消解室上下两侧。光源109和硅光电二极管107分别位于消解室左右两侧。液体检测装置105位于第一十通阀104和第二十通阀106之间的连通管路。

本发明在光源、硅光电二极管与消解室之间采用新的连接方式，采用消解室与比色装置一体式设计，光源109位于消解室外壳的左侧，而硅光电二极管107则与光源109同轴安装，位于消解室外壳的右侧；光源109与硅光电二极管107采用密封安装，确保仅有光源的出射光线可通过出射口射出，而入射口则允许硅光电二极管接收光源的出射光线，从而实现对光源的检测。基于此，光源109和硅光电二极管107采用直接安装消解室外壳两侧的方式，相比于传统的光纤连接方式，本发明的连接方式简化了消解室结构，减少了安装误差、光纤连接不良和光传输过程中光纤对光信号的衰减等问题。

如图2所示，液体检测装置105采用8个槽宽3mm的光电传感器301组成，8个槽宽3mm的光电传感器301一字排列，液体检测装置105安装在第一十通阀104和第二十通阀106之间的连通管道。液体检测装置105在检测无水的透明管路时，由于管路内部没有液体，因此光电传感器301返回的数值较小。而当检测有水的透明管路时，由于水的存在，光电传感器301返回的数值会增大。通过比较返回的数值大小，可以判断是否有液体流过。基于此，采用多个光电传感器301组成的液体检测装置105，能够及时准确的检测出仪器中哪个液体存在缺液，去除了检测过程由于液体缺液对检测结果造成的影响。

控制器分别与第一消解室110、第二消解室111、第三消解室112、三通阀101、第一十通阀104、第二十通阀106、耐高温耐高压电磁阀108、光源109、硅光电二极管107、液体检测装置105、消解风扇和显示屏电性连接。设置在控制器上的定时器可以输出PWM波形，对消解室进行加热消解。

基于此，本发明提出的多参数水质在线检测仪，有效的缩短了多参数的检测时间，有效提高了三个参数的检测效率，该多参数检测仪可在45分钟内完成对这三个参数的检测，相比单参数检测，时间缩短近1小时，检测的实时性和快速性得到了显著提升。本发明通过将光源和硅光电二极管直接安装消解室外部两侧，使检测仪结构得到简化，同时减少了安装误差和光纤连接不良等问题。这种结构还避免了在光传输过程中光纤对光信号的衰减。本发明的液体检测装置能够在检测过程中及时检测是否存在液体缺液情况，提高多参数水质检测的准确性。本发明提出的多参数水质在线检测仪结构紧凑，布局合理，集成度高，占地面积小，检测精度高，稳定性好。

本发明一个实施例提供的基于分光光度法实现的多参数水质在线检测仪的检测方法。多参数水质在线检测方法具体如下：

使用注射泵102将水样和总磷反应试剂，推至第一个消解室110中，进行加热消解；

在第一消解室110消解的同时，使用注射泵102将水样和CODcr反应试剂，推至第二个消解室111中，进行加热消解。

在第二消解室111消解的同时，使用注射泵102将水样和氨氮反应试剂，推至第三个消解室112中，进行加热消解。

在每次给不同消解室装液之前，都会对管路进行清洗，以确保管路中不会残留有上一个消解室中的液体。

等待第一消解室110消解完成后，开启消解风扇，将消解室冷却至室温，并向其中加入总磷显色试剂后，静置等待。

等待第二消解室111和第三消解室112消解完成后，开启消解风扇冷却至室温，并开启光源109和硅光电二极管107进行溶液吸光度的检测。

判断第二消解室和第三消解室哪个先检测完成。如果第二消解室111先检测完成，则先进行第二消解室111的溶液排空和消解室清洗；如果第三消解室112先检测完成，则先进行第三消解室112的溶液排空和消解室清洗。最终，将第二消解室111和第三消解室112都排空并清洗。

等待第一消解室静置显色完成后，开启光源109a和硅光电二极管107a进行溶液吸光度的检测，并将其排空和清洗。

三个参数检测完成，将检测结果传输至显示屏。

本发明在光源、硅光电二极管与消解室之间采用新的连接方式，采用消解室与比色装置一体式设计，光源109位于消解室外壳的左侧，而硅光电二极管107则与光源109同轴安装，位于消解室外壳的右侧；光源109与硅光电二极管107采用密封安装，确保仅有光源的出射光线可通过出射口射出，而入射口则允许硅光电二极管107接收光源109的出射光线，从而实现对光源的检测。

多参数水质检测仪中缺液的检测方法如下：

如图2所示，液体检测装置105采用8个槽宽3mm的光电传感器301组成，8个槽宽3mm的光电传感器301一字排列，液体检测装置105安装在第一十通阀104和第二十通阀106之间的连通管道。

液体检测装置105在检测无水的透明管路时，由于管路内部没有液体，因此光电传感器301返回的数值较小。而当检测有水的透明管路时，由于水的存在，光电传感器301返回的数值会增大。通过比较返回的数值大小，可以判断是否有液体流过。

采用液体检测装置105检测是否有水样、反应试剂和载流液缺少的具体步骤如下：

当注射泵抽取第一十通阀104对应的液体时，先将溶液抽入储液环103中，通过转动两个十通阀，使储液环103与消解室连通，并将液体注入消解室中，在这过程中控制器判断液体检测装置105的数值大小，从而判断出该排入消解室的液体是否缺少。

当注射泵102抽取第二十通阀106对应的液体时，同样先将溶液抽入储液环中，并在抽取溶液时，通过控制器判断体检测装置105的数值大小，从而判断出该抽取的液体是否缺少。

由于第一十通阀104和第二十通阀106与液体所在位置的不同，在抽取第一十通阀104对应的液体时，液体不会经过液体检测装置105，因此采用在注入消解室时检测；而抽取第二十通阀106对应的液体时，液体会经过液体检测装置105，因此采用在抽取液体时检测。

当检测到缺少液体时，连接多参数水质检测仪的系统会立即终止仪器的水质检测动作，以避免进一步使用缺失的液体进行实验。同时，系统会在上位机中显示具体哪个液体存在缺液情况，以便实验人员及时了解和处理。

以下结合附图和具体实施例进一步说明本发明提供的基于分光光度法实现的多参数水质在线检测仪的检测方法。

如图3所示，图3为本发明一个实施例提供的基于分光光度法实现的多参数水质在线检测仪的检测流程图，用于解决快速且同步检测总磷、CODcr和氨氮三个水质参数。

在控制器控制三通阀101的作用下，载流液与注射泵102相连，从而将载流液抽取并排入第一消解室110中，以清洗该消解室。第一消解室110完成清洗后，通过切换十通阀，注射泵102将抽取待测水样和总磷的反应试剂注入第一消解室110中。在向第一消解室110注入不同的液体时，液位检测装置105会实时检测管路中是否存在液体。第一消解室110装液完成后，控制器上的定时器将输出PWM波，对第一消解室110进行加热消解。

在控制器对第一消解室110进行加热消解的同时，控制器还控制注射泵102、第一十通阀104与第二十通阀106的切换，首先抽取载流液清洗第二消解室111。然后，将待测水样和CODcr的反应试剂注入第二消解室111中。在向第二消解室111注入不同的液体时，液位检测装置105会实时检测管路中是否存在液体。第二消解室111装液完成后，控制器将通过定时器输出第二路PWM波，对第二消解室111进行加热消解。

在控制器对第一消解室110和第二消解室111进行加热消解的同时，控制器还控制注射泵102、第一十通阀104与第二十通阀106的切换，首先抽取载流液清洗第三消解室112。然后，将待测水样和氨氮的反应试剂注入第三消解室112中。在向第三消解室112注入不同的液体时，液位检测装置105会实时检测管路中是否存在液体。第三消解室112装液完成后，控制器将通过定时器输出第三路PWM波，对第二消解室112进行加热消解。

等待第一消解室110完成消解后，控制器将开启消解风扇，将第一消解室110的温度降至室温。然后，控制器将控制注射泵102、第一十通阀104和第二十通阀106，抽取载流液清洗公共管路。接下来，将总磷的显色试剂注入第一消解室110中。在往第一消解室110注入不同的液体时，液位检测装置105会实时检测管路中是否存在液体。在第一消解室110显色试剂装液完成后，控制器将第一消解室110静置显色10分钟。

等待第三消解室完成消解后，控制器将开启光源109c和硅光电二极管107c。光源109c采用圆头的LED，使其光束聚焦并通过出射口，直接透过消解管。硅光电二极管107c则采集透过消解管的光强信号。这些光强信号通过AD转换电路，转化为数字信号，并代入氨氮标准曲线中，得出水样中氨氮的浓度值。

等待第三消解室112完成检测后，将第三消解室112中的液体排到废水中，同时，通过抽取载流液对管路和第三消解室112进行清洗。完成清洗后，将载流液排空，以便进行下一轮测量。

等待第二消解室111完成消解后，控制器开启消解风扇，将第二消解室111的温度降至室温。同时，控制器将开启光源109b和硅光电二极管107b，并检测其透过消解管的光强信号。这些光强信号通过AD转换电路，转化为数字信号，并代入CODcr标准曲线中，得出水样中CODcr的浓度值，并对第二消解室111进行排废、清洗、排空等操作。

等待第一消解室110完成显色后，控制器开启光源109a和硅光电二极管107a检测其吸光度。这些吸光度信号通过AD转换电路，转化为数字信号，并代入总磷标准曲线中，得到水样中总磷的浓度值，并对第一消解室110进行排废、清洗、排空等操作。

将得到的总磷、CODcr和氨氮三个参数的浓度值输出至显示屏，检测结束。

基于此，本发明实施例能够实现对总磷、CODcr和氨氮三个参数的同步检测。在保证检测准确性和仪器稳定性的同时，该多参数检测仪可以在45分钟内完成对三个参数的检测，相比单参数检测，时间缩短了近1小时，这一改进显著提高了检测的实时性和快速性。本发明通过将光源和硅光电二极管直接安装消解室外部两侧，使检测仪结构得到简化，同时减少了安装误差和光纤连接不良等问题。这种结构还避免了在光传输过程中光纤对光信号的衰减。本发明的液体检测装置能够在检测过程中及时检测是否存在液体缺液情况，提高多参数水质检测的准确性。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。